Научная среда – новости о науке и технике. Выпуск #86
- Машинное обучение помогло смоделировать белки на квантовом уровне.
- Физики обнаружили новый тип сверхпроводимости.
- Ученые приблизились к пониманию внутренней структуры нейтрона.
- Циркадные ритмы управляют иммунной системой человека.
- Разработан фотоэлектрический нагреватель, который использует 95% энергии.
- Все домашние лошади произошли от одной прикаспийской популяции.
Новости одной строкой
- Умеренная солнечная вспышка класса М1.7 (2 ноября) породила одну из крупнейших магнитных бурь последних лет 4 ноября (7 уровень из 9).
- Министерство просвещения России представило проект нововведений в правила орфографии. Появилось много новых слов: риелтор, карате, лоукостер, каршеринг. Среди этих новшеств есть языковые единицы, стоящие на грани между словом и частью слова: мини, миди, такси, видео, аудио, медиа, интернет и прочие.
- Австралийские чиновники планируют ликвидировать около 10 000 диких лошадей из крупнейшего национального парка в соответствии с проектом плана по контролю над быстро растущей популяции неместных животных.
- Ученые не выявили связи между физическими упражнениями и развитием артрита колена (остеоартрита коленного сустава).
- Лазерное сканирование леса поможет спрогнозировать урожай черники и брусники. Факторы вызревания ягод связали с параметрами структуры леса.
- Сидячий образ жизни, вероятно, связан с развитием депрессии и тревожности. Или наоборот. Но связь, по мнению американских ученых, определенно есть.
Научная среда
Физики обнаружили новый тип сверхпроводимости
Ученые из Германии обнаружили, что электроны могут соединяться в группы по 4 частицы, а не по две. При этом создается состояние материи, которое потенциально может породить новый тип сверхпроводимости.
Сверхпроводимость обуславливается тем, что электроны при достаточно низких температурах начинают объединяться в так называемые куперовские пары. В составе таких структур электронам нужно больше энергии, чтобы взаимодействовать с другими частицами. В результате они двигаются внутри материала, не теряя энергии на взаимодействие, обуславливая тем самым явление сверхпроводимости.
Но в новом исследовании ученые из Дрезденского и Вюрцбургского университетов в Германии сделали увлекательное открытие. Они обнаружили, что куперовские пары сами соединяются, образуя группу из четырех электронов. Когда физики заметили это явление первый раз, они сначала приняли его за ошибку измерения. Но более точные наблюдения показали, что заряженные частицы действительно формируют квадруплеты.
По словам ученых, эти группы из 4 электронов могут открыть новую сферу изучения сверхпроводимости и могут помочь создать новые сверхпроводящие устройства, в частности, квантовые процессоры.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Циркадные ритмы управляют иммунной системой человека
Исследователи Университета Женевы изучали активацию иммунной системы человека и ее колебания в течение дня. Она достигает пика своей активности незадолго до того, как человек просыпается. Результаты говорят о том, что время суток, вероятно, следует принимать во внимание при введении вакцин или иммунотерапии против большинства видов рака, чтобы повысить их эффективность.
Миграция иммунных клеток из кожи в лимфатические узлы колеблется в течение 24 часов. Иммунная деятельность достигает пика во время отдыха, до возобновления упражнений – в полдень для мышей, ведущих ночной образ жизни, и рано утром для людей.
Приобретенному иммунитету требуются недели, чтобы сформировать ответ, специфичный для данного патогена. Эта реакция длится очень долго благодаря механизму клеточной памяти. Обычно это механизм, действующий на протяжении всей вакцинации, например, против вируса.
Дополнительные данные также указывают на то, что если иммунная система стимулируется в разное время дня, появляются одни и те же колебания с пиком по утрам. Почему иммунная система управляется колебательным ритмом? Исследователи объясняют, что циркадные ритмы работают как система энергосбережения, позволяющая наилучшим образом использовать источники энергии в соответствии с, вероятно, самыми быстрыми потребностями.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Ученые приблизились к пониманию внутренней структуры нейтрона
Коллаборации ученых удалось точно измерить форм-фактор нейтрона в диапазоне энергий от 2 до 3,8 гигаэлектронвольт в рамках эксперимента BESIII, проводимого в Китае. Точность выросла более чем в 60 раз по сравнению с предыдущими измерениями.
Нейтрон, будучи частицей незаряженной, не даётся ученым – ведь измерить его сложно даже спустя 90 лет после открытия. В частности, никто не знает его точный размер и время жизни. Однако известно, что нейтрон состоит из трех кварков, которые внутри него удерживаются глюонами. Для описания такой динамичной структуры нейтрона физики используют так называемые электромагнитные форм-факторы – среднее распределение электрического заряда и намагниченности внутри нейтрона.
Используя детектор BESIII, исследователи наблюдали те случаи, в которых электроны и позитроны после аннигиляции создавали нейтроны и антинейтроны при столкновении. Что же узнали ученые? Измерения показали физикам, что прямой линейной зависимости от энергии не наблюдается – напротив, картина была осциллирующей, а флуктуации уменьшались по мере увеличения уровня энергии. Подобное поведение уже наблюдалось у протона, а значит, нуклоны не имеют простой структуры.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Разработан фотоэлектрический нагреватель, который использует 95% энергии
Исследовательская группа из Университета Кордовы разработала фотоэлектрическое устройство, которое может нагревать воду до 80 градусов – как обычный электронагреватель, только во много раз эффективнее – оно использует 95,06% доступной энергии для производства горячей воды для бытовых нужд.
Созданный прототип нагревателя греет воду до 80 градусов. Во время этого процесса не образуется никаких отходов или загрязняющих газов. В прототипе используется только что-то наподобие щитка, к которому двумя кабелями подключаются солнечные панели и обычный электрический водонагреватель. При этом потери энергии составляют всего 5%. По словам авторов, эту систему можно применять как в быту, так и в промышленности.
Процесс нагрева основан на использовании термоэлектрических резисторов, питающихся от фотоэлектрического устройства – солнечной батареи. Обычные водонагреватели тоже имеют внутри электрический резистор – что-то, на чем возможна потеря тепла. При подключении к сети он нагревается. Разница лишь в том, что подключение происходит к солнечным панелям вместо розетки. Таким образом, солнечная энергия преобразуется в фотоэлектрическую энергию.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Все домашние лошади произошли от одной прикаспийской популяции
Анализ геномов 273 древних лошадей из разных районов Евразии прояснил запутанный вопрос о времени и месте одомашнивания лошади. Вплоть до конца III тысячелетия до н. э. популяции диких евразийских лошадей оставались генетически разнородными и разобщенными. Все современные домашние лошади и почти все "археологические" лошади, жившие во II тысячелетии до н. э. и позже, произошли от одной дикой популяции, обитавшей в степях между Днепром и Уралом. Лошадь приручили где-то в низовьях Волги и Дона около 2200 года до н. э. Крупная миграция восточноевропейских степняков на запад в первой половине III тысячелетия до н. э., с которой связывают распространение в Западной Европе индоевропейских языков, обошлась без участия лошадей.
Напротив, расселение на восток и на юг предков носителей языков индоиранской ветви индоевропейской семьи в конце III – начале II тысячелетия до н. э. совпадает с распространением восточноевропейских лошадей. Сначала на них, вероятно, скакали верхом, но уже через век-другой стали распространяться колесницы, изобретенные в Южном Зауралье (синташтинская культура) между 2000 и 1800 годами до н. э. Вскоре после этого домашние лошади восточноевропейского происхождения распространились по всей Евразии, испытав бурный рост численности и вытеснив отовсюду местные дикие популяции. Тарпаны, считавшиеся "дикими предками домашних лошадей", оказались помесью древних диких центральноевропейских лошадей и домашних восточноевропейских.
Новые палеогенетические данные позволяют смело отбросить все конкурирующие гипотезы о месте происхождения домашних лошадей. Из них наиболее известны иберийская, анатолийская и центрально-азиатская гипотезы. В изученной выборке есть древние лошади из всех этих районов (то есть из Испании, Турции и Центральной Азии). Ни одна из них не годится на роль предка домашних лошадей.
Центр доместикации, скорее всего, находился в нижнем течении Волги и Дона. Вероятно, именно здесь около 2200 года до н. э. появилась домашняя порода с настолько ценными качествами, что эти лошади потом быстро распространились (конечно, при помощи людей) далеко за пределы своей исторической родины.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Неидеальность лазерного импульса помогла разогнать ионы
Физики обнаружили и объяснили принцип ускорения ионов за счет давления света с уменьшением энергетических потерь на разгон протонов. Оказалось, что для этого требуется неидеальная форма лазерного импульса и оптимальная толщина мишени. Исследованный эффект поможет упростить оборудование для ионной лучевой терапии.
Ученые обнаружили, что количество энергии на один нуклон для протонов было больше, чем для ионов углерода всюду, кроме случая, когда толщина равнялась 15 нанометрам. При этом для линейной поляризации описанный эффект не наблюдался. Изучив зависимость энергий обоих типов частиц от интенсивности лазера при оптимальной толщине, авторы обнаружили, что для ионов углерода рост имеет линейный характер, в то время как для протонов он существенно слабее.
Проведя дополнительные симуляции, авторы обнаружили, что рассматриваемый ими эффект в теории может быть получен и с помощью идеальных импульсов, если роль пьедестала будет играть дополнительный слабый предымпульс. Авторы предполагают, что детали исследованного ими эффекта могут быть чувствительны к изменениям формы всего импульса на масштабах пикосекунд.
Полную версию материала читайте по ссылке.
В теле человека обнаружены антимикробные пептиды. Они не имеют ничего общего с иммунной системой
Одна из будущих опасностей, о которой ученые постоянно предупреждают нас, – устойчивость к антибиотикам. Это может стать серьезной угрозой для здоровья в ближайшие десятилетия, поэтому специалисты постоянно ищут новые антимикробные элементы. Исследователи из Пенсильванского университета, США, разработали новый алгоритм "поиска", который указал на десятки потенциальных антимикробных пептидов прямо в организме человека!
В рамках нового исследования ученые искали антимикробные пептиды (AMPs) в организме человека. Алгоритм был схож с процессом поиска определенных слов в документе. Они искали AMPs в протеоме человека – библиотеке белков, вырабатываемых в организме.
Мы обнаружили, что 63,6% из этих 55 пептидов проявляли антимикробную активность.
Ученые отмечают, что эти AMPs работали еще лучше, когда их группировали вместе с другими пептидами из той же области тела. В таком случае их противомикробные свойства увеличивались в 100 раз! В ходе испытаний на мышах команда обнаружила, что новые AMPs работают так же хорошо, как и существующие антибиотики, не вызывая никаких видимых признаков токсичности.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Машинное обучение помогло смоделировать белки на квантовом уровне
Ученые представили новый метод машинного обучения для моделирования того, как фотоактивный белок желтого цвета (PYP) претерпевает изменения в своей структуре менее чем за триллионную долю секунды после возбуждения светом.
Чтобы точно понять биохимические процессы в природе, такие как фотосинтез у определенных бактерий, важно знать последовательность событий, которые происходят с молекулами на каждом этапе. Когда свет попадает на фотоактивные белки, их пространственная структура изменяется, и это структурное изменение определяет, как будет вести себя белок в том или ином процессе.
Почему это важно? До сих пор было практически невозможно отследить точную последовательность, в которой происходят структурные изменения биомолекул в реакциях. В теории можно было определить только начальное и конечное состояния молекулы – до и после реакции. Но увидеть, что происходит между начальным и конечным состоянием, не представляется возможным при помощи современных методов.
Компьютерный анализ, основанный на машинном обучении, позволил авторам выявить закономерности в коллективном движении атомов в сложной молекуле. То есть, вместо прямого пересчета всех состояний, программа нашла "тайные ходы", позволяющие упростить задачу квантового моделирования.
Полную версию материала читайте по ссылке.
В Каире раскопали храм одного из последних египетских фараонов Нектанеба I
Археологи обнаружили при раскопках древнего Гелиополя на территории Каира фрагменты храма, построенного в первой половине IV века до нашей эры при фараоне Нектанебе I – основателе последней, ΧΧΧ египетской династии. Базальтовые плиты, на которых хорошо сохранились вырезанные иероглифические надписи и изображения, были частью северного и западного фасадов храма, сообщает Министерство туризма и древностей Египта на своей странице в фейсбуке. Найдены также остатки сооружений времен XIX, XXII и XXVI династий, в том числе фрагмент статуи царя Сети ΙΙ.
Иероглифические тексты и рельефы с углубленным контуром на базальтовых плитах, украшавшие храмовые фасады, содержат отрывки из так называемой "географической процессии" – перечня областей (номов) Нижнего Египта. Для каждого нома указывалось название, имена божеств-покровителей, важнейшие культовые места. Это текстовое описание сопровождалось изображением бога нильских разливов и плодородия Хапи, сидящего на коленях и держащего на ладонях тронное имя Нектанеба I – Хеперкара. Доктор Ашмави рассказал, что отделка некоторых плит осталась незавершенной. Очевидно, после кончины фараона его преемники Джедхор (Тахос) и Нектанеб II не стали заканчивать строительство святилища.
От эпохи кризиса, смут и ослабления страны после крушения Нового царства, известной как Третий переходный период, также сохранилось несколько предметов. Это основание статуи и осколки обелиска из кварцита, установленного царем XXII (Ливийской) династии Осорконом I (925–890 годы до нашей эры). Обнаружены и памятники Позднего периода, оставшиеся от фараонов XXVI династии Псамметиха II и его преемника Априя (VI век до нашей эры). Эти находки были сделаны к западу от раскопанного храма.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Микроглия – ключевой игрок в работе сосудов мозга
Исследователи Медицинской школы Университета Вирджинии обнаружили важную роль микроглии в регуляции кровотока и поддержании кровеносных сосудов мозга, о которой они рассказали в журнале Nature Communications. Исследователи предполагают, что результаты могут оказаться важными для изучения снижения когнитивных функций, деменции и инсульта.
Микроглия выполняет множество важных функций. Например, исследователи уже знают, что она контролирует гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), защищающий мозг от токсинов, микроорганизмов и прочего нежелательного «мусора», который может находиться в кровотоке. Микроглия также способствует формированию сложной сети кровеносных сосудов мозга во время развития человека, влияет на запуск и прогрессирование многих заболеваниях. Например, в недавней работе установлено, что при болезни Альцгеймера потеря микроглиальных клеток способствует накоплению амилоидных бляшек на стенках сосудов. Кроме того, она регулирует целостность ГЭБ при инсульте и усиливает межсосудистые взаимодействия при воспалительных процессах.
Исследователи в экспериментах с животными обнаружили микроглию, ассоциирующуюся с капиллярами мозга (CAM) и экспрессирующую определенный рецептор CX3CR1. Также они определили, какую роль эта микроглия исполняет, и выявили, что контролирует эти взаимодействия. Среди важных "обязанностей" капилляр-ассоциированных микроглиальных клеток оказалась помощь в регулировании диаметра капилляров, а также, возможно, уменьшение или увеличение кровотока по мере необходимости.
Полную версию материала читайте по ссылке.
Научные видео
Основные источники:
Спасибо за внимание, и помните, что никогда не поздно "Учиться, учиться и еще раз учиться!"
Прошлый выпуск рубрики:
- Прямо в мозг: ученые изобрели гибкий и мультифункциональный 3D интерфейс.
- Исследователи нашли знакомое поведение в новом материале для компьютерной памяти.
- Впервые эксперты обнаружили способность к распознанию слов у животного. Это собаки!
- Звук помог пленить спин.
- Российские ученые передали квантовый сигнал вместе с классическим по одному оптоволокну.
- Биологи показали, что носы млекопитающих произошли из челюстей рептилий.
